Ressonância Magnética Cardíaca

A ressonância magnética de alto campo de pequeno calibre, ou ressonância magnética cardíaca, avalia a função cardiovascular sem o uso de radiação ionizante ou agentes de contraste.

Modalidades de imagem cardiovascular comparáveis incluem ultrassom de alta frequência, que emite um feixe de ondas acústicas de um transdutor e registra os ecos criados à medida que as ondas refletem para gerar imagens ao vivo. Ele fornece imagens de alta resolução espacial e temporal; no entanto, artefatos de imagem podem ser observados devido à profundidade de penetração limitada no tecido denso.

Outra técnica de imagem é a micro-CT, que faz uma série de projeções de raios-X para criar seções transversais 3D. Tem uma resolução temporal mais baixa e contraste limitado de tecidos moles, e muitas vezes requer o uso de agentes de contraste para visualizar estruturas vasculares. Estes são conhecidos por causar danos por radiação e insuficiência renal em altas doses.

Alternativamente, a ressonância magnética usa eletroímãs fortes para obter imagens de tecidos do corpo com base em suas propriedades magnéticas. Na ressonância magnética cardíaca, as sequências de ressonância magnética convencionais são bloqueadas dos picos R no ciclo cardíaco e platôs expiratórios na respiração para avaliar a função cardiovascular.

Este vídeo ilustrará como coletar dados de ressonância magnética com uma sequência de disparo rápido de baixo ângulo, ou sequência de ressonância magnética FLASH. Esta técnica fornece contraste de tecidos moles de alta qualidade para o estudo de modelos de doenças de pequenos animais.

A ressonância magnética é uma técnica que usa as propriedades paramagnéticas do tecido para visualizar o contraste dos tecidos moles. O furo de uma máquina de ressonância magnética é convencionalmente envolvido usando uma bobina solenóide que fornece um campo magnético homogêneo constante, B-zero, quando uma corrente elétrica é aplicada.

Em imagens de espelhamento de alto campo, uma intensidade de campo magnético de 7 Tesla pode ser empregada, aproximadamente 140.000 vezes a do campo magnético da Terra e mais do que o dobro das intensidades de campo de scanner clínico comum de 3 Tesla e 1,5 Tesla. Esse campo magnético homogêneo faz com que os prótons de hidrogênio inerentes a quase todos os tecidos vivos alinhem seus eixos de rotação. Esses spins podem então ser inclinados usando radiofrequência, ou ondas de RF, para um determinado ângulo em relação ao eixo de rotação, também conhecido como ângulo de inversão.

À medida que os prótons tentam relaxar de volta à sua orientação original, o componente de seu spin perpendicular ao seu eixo principal induz um sinal elétrico detectável, resultando em uma imagem. Além disso, gradientes magnéticos podem ser aplicados para perturbar o campo magnético principal e permitir excitações de RF espacialmente isoladas para localizar o sinal recebido. Específico para os métodos descritos neste vídeo é a sequência FLASH, que usa excitações de RF de baixo ângulo de inversão que são rapidamente repetidas para induzir um padrão de estado estacionário no movimento do próton. O tempo de repetição é muito menor do que o tempo típico de relaxamento do próton.

Quando o hidrogênio não excitado, como o do sangue, entra no quadro de imagem, um sinal relativamente alto é produzido. Isso permite que o sistema cardiovascular seja visualizado rapidamente e forneça instantâneos estáveis dentro do ciclo cardíaco. Através do acionamento da sequência FLASH com sinais fisiológicos, podem ser adquiridas imagens do sistema cardiovascular que destacam o movimento cardíaco, vascular e respiratório.

Tendo revisado os princípios básicos da ressonância magnética cardíaca, vamos agora percorrer o procedimento passo a passo para preparar e obter imagens de um animal.

Primeiro, identifique o mouse a ser fotografado e, em seguida, transfira o mouse para a câmara de desmontagem. Em seguida, anestesiar o animal com isoflurano e confirmar o knockdown com uma técnica de pinça do dedo do pé. Em seguida, abra o fluxo de isoflurano para o cone do nariz na sala de ressonância magnética e feche o fluxo de isoflurano para a câmara de knockdown. Isso prepara o tubo mais longo com anestésico.

Certifique-se de que todo o pessoal esteja seguro para RM e, em seguida, transfira o mouse para o estágio de imagem e prenda o cone do nariz ao redor do animal. Posicione o mouse de forma que seu coração fique aproximadamente alinhado com o centro da bobina de RF. Em seguida, reconfirme o knockdown usando a técnica de pinça do dedo do pé. Em seguida, insira as três derivações do eletrocardiograma por via subcutânea. Coloque um eletrodo à esquerda e à direita do coração e outro na base do membro posterior esquerdo.

Insira a sonda do termômetro retal usando uma bainha de sonda estéril e lubrificante. Em seguida, coloque um sensor de respiração em travesseiro nas regiões epigástricas do abdômen e prenda-o no lugar usando papelão para adquirir sinalização sensível à pressão.

Confirme se todos os sinais fisiológicos estão sendo adquiridos por meio do software de monitoramento fora da sala do scanner. Em seguida, configure o módulo de aquecimento e o ventilador para começar a aquecer o fluxo de ar para o mouse. Prenda o tubo de ar no lugar de forma que o ar quente sopre em direção ao mouse, começando logo após a ponta de sua cauda. Por fim, coloque a bobina de RF sobre o mouse e certifique-se de que todos os cabos e tubos estejam seguros.

Vamos agora revisar o protocolo passo a passo para realizar ressonância magnética cardíaca no camundongo anestesiado.

Primeiro, ajuste e combine a bobina de RF fora do orifício do ímã para garantir a máxima detecção do sinal. Isso é indicado por um vale estreito a zero hertz para cada componente da bobina de RF. Em seguida, insira lentamente o estágio de imagem no orifício do ímã. Certifique-se de que o mouse esteja posicionado diretamente no centro do furo e que a bobina de gradiente tenha espaçamento igual ao longo de todas as direções radiais. Esta posição garante um campo magnético principal homogêneo.

Em seguida, execute uma verificação de navegação para localizar o mouse no scanner. Confirme se algum segmento do coração é visualizado dentro de todos os três planos, ou seja, axial, sagital e coronal. Em seguida, defina os parâmetros para a sequência FLASH e selecione o disparo externo a ser ativado. No software de monitoramento, configure os gatilhos externos de forma que as sequências de ressonância magnética sejam executadas em série apenas em picos R nos ciclos cardíacos durante a respiração estável na fase expiratória.

Em seguida, prescreva a sequência FLASH inicial definindo os parâmetros e posicionando um retângulo do plano de imagem na visão coronal. Em seguida, pressione continuar para executá-lo de forma que o plano de corte siga o eixo do ápice do coração através da válvula aórtica. Este cine loop inicial fornecerá uma visão de duas câmaras do coração.

Em seguida, ao fazer referência aos resultados da visão de duas câmaras, prescreva e execute uma nova sequência FLASH ao longo do eixo da válvula aórtica do ápice para visualizar uma visão de quatro câmaras.

Finalmente, prescreva uma fatia de eixo curto que seja perpendicular ao eixo da válvula aórtica do ápice aproximadamente na metade do coração. Os músculos papilares devem ser claramente visíveis dentro da saída do cine loop neste local. Assim que a imagem for concluída, transfira os dados adquiridos para um local apropriado para análise, depois retraia o estágio de imagem do orifício do ímã e remova a bobina de gradiente e todas as sondas do animal antes de transferir o animal do leito do scanner.

Agora que obtivemos uma ressonância magnética cardíaca em um camundongo, vamos revisar os resultados dos exames. Esta figura mostra o cine loop de uma visão de eixo curto do ventrículo esquerdo, diretamente perpendicular ao eixo do ápice da base do coração e em uma posição que inclui os músculos papilares.

Aqui, vemos a imagem do cine sanguíneo de um coração de camundongo com 14 instantâneos de visão de eixo curto ao longo do ciclo cardíaco, incluindo diástole final e sístole de pico. As regiões do sinal de dropout dentro do lúmen do ventrículo esquerdo indicam movimento rápido do sangue, que estava originalmente fora do plano e não marcado pela excitação da onda de RF.

Esta imagem mostra uma visão de quatro câmaras do coração com fluxo sanguíneo brilhante através das válvulas mitral e tricúspide e, em seguida, saindo pelas válvulas aórtica e pulmonar, respectivamente.

Finalmente, aqui está uma projeção de intensidade máxima que mostra como várias fatias podem ser combinadas espacialmente para visualizar o sistema cardiovascular de todo o camundongo. A figura mostra uma pilha tridimensional de imagens de sangue bidimensionais, brilhantes e sincronizadas com o tempo, mostrando as regiões torácica e abdominal de um camundongo.

Vejamos agora algumas outras aplicações dessa técnica de ressonância magnética. Como uma extensão da técnica descrita, podemos usar essa tecnologia para comparar a cinemática de corações saudáveis versus doentes. Modelos murinos de disfunção cardíaca podem ser muito mais controlados do que os encontrados na clínica. Isso permite que os pesquisadores identifiquem fatores específicos que contribuem para doenças cardíacas, bem como estudem o processo de remodelação após a lesão.

Um esforço de pesquisa comparável pode ser realizado com um foco vascular, como o da formação de aneurisma da aorta abdominal. O sangue emite um sinal de alta intensidade usando o método de ressonância magnética de alto campo descrito aqui. Esse aumento de contraste pode ser explorado para avaliar a expansão de um aneurisma da aorta abdominal e medir alterações nas propriedades biomecânicas do vaso.

Você acabou de assistir à introdução de JoVE à ressonância magnética cardiovascular.

Agora você deve saber como realizar imagens cardíacas e como adquirir dados de cine loop do coração murino usando sequências de ressonância magnética FLASH de sangue brilhante padrão sincronizadas com sinais cardíacos e respiratórios. Finalmente, você também deve saber como identificar estruturas cardíacas nessas imagens. Obrigado por assistir!